(57)【要約】【課題】  モータが小型化してもラジアル軸受の形成可能高さを十分に確保することが可能な動圧流体軸受装置を提供する。【解決手段】  ベース２に立設された固定軸３に、円筒状のスリーブ４が回転自在に外嵌され、スリーブ４は下端部外周に外鍔部１０を有しており、ベース２に、スリーブ４の回転を許容しつつ固定軸３からの抜出しを阻止する抜止部材１１が設けられ、抜止部材１１は、内周部に、抜け出し方向Ｄにおいて外鍔部１０と係合する内鍔部１１ｂを有しており、スリーブ４の上端部にハブ５が設けられ、スリーブ４の内周面に、動圧発生用溝を形成したラジアル軸受部２８，２９が上下一対設けられ、スリーブ４の下端面に、動圧発生用溝を形成したスラスト軸受部３１が設けられている。【選択図】  図２
2006283773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸と、この軸の一端部に固定された軸側部材と、前記軸に回転自在に外嵌された軸受体と、この軸受体に固定された軸受体側部材とが備えられ、
軸の外周面と軸受体の内周面との少なくとも一方にラジアル動圧発生用溝が形成されてラジアル軸受が構成され、
前記軸受体の軸心方向の一端面とこの一端面に対向する軸側部材の面との少なくとも一方にスラスト動圧発生用溝が形成されてスラスト軸受が構成され、
前記ラジアル軸受と前記スラスト軸受は連通しており、
ラジアル軸受とスラスト軸受とに作動流体が充填されている動圧流体軸受装置であって、
軸受体の回転を許容しつつ軸受体の前記軸の他端部からの抜け出しを阻止する抜止手段が設けられ、
抜止手段は、軸受体の外周面に形成された可動側係合部と、軸側部材側に固定された固定側係合部とを有し、
前記可動側係合部は軸受体の抜け出し方向から前記固定側係合部に対して係合可能であることを特徴とする動圧流体軸受装置。
【請求項２】
軸は固定軸であり、軸側部材はベースであり、軸受体は円筒状のスリーブであり、軸受体側部材はスリーブの他端部に設けられたハブであり、
第１の間隙がスリーブの内周面と固定軸の外周面との間に形成され、
前記第１の間隙の一端部に連通する第２の間隙がスリーブの一端面とこの一端面に対向するベースの表面との間に形成され、
作動流体が第１および第２の間隙に充填され、
ラジアル動圧発生用溝はスリーブの内周面と固定軸の外周面との少なくとも一方に形成され、
スラスト動圧発生用溝はスリーブの一端面とこの一端面に対向するベースの表面との少なくとも一方に形成され、
スリーブは、可動側係合部として、外周面の一端に外鍔部を有し、
ベースに設けられた環状の抜止部材は、固定側係合部として、内周部に内鍔部を有し、
前記外鍔部が、内鍔部とベースとの間に形成された環状の内溝に、回転自在に嵌り込んでいることを特徴とする請求項１記載の動圧流体軸受装置。
【請求項３】
第２の間隙に連通する第３の間隙がスリーブの外鍔部と抜止部材の内周面との間に形成され、
固定軸はハブに形成された貫通孔に挿通され、
前記ハブは、貫通孔の周囲に、スリーブの他端面を覆うカバー部を有し、
カバー部とスリーブの他端面との間に、第１の間隙の他端部に連通する第４の間隙が形成され、
作動流体は第３および第４の間隙に充填されていることを特徴とする請求項２記載の動圧流体軸受装置。
【請求項４】
第２の間隙と第４の間隙とを連通させる連通孔がスリーブに形成され、
作動流体は連通孔に充填されていることを特徴とする請求項３記載の動圧流体軸受装置。
【請求項５】
スリーブの外周面に、内鍔部の内周面に径方向の内側から対向する傾斜面が形成され、
前記傾斜面はベース側へ向って徐々に外径が大きくなって外鍔部に至り、
前記内鍔部の内周面とスリーブの傾斜面との間に第５の間隙が形成され、
前記第５の間隙の径方向の幅が抜止部材のハブ側の開口端からベース側へ向うほど徐々に狭くなり、
前記第５の間隙はベース側が第３の間隙に連通し、
前記第５の間隙内に作動流体の界面が存在することを特徴とする請求項３又は請求項４記載の動圧流体軸受装置。
【請求項６】
固定軸は、本体軸部と、この本体軸部の先端に形成され且つ本体軸部よりも小径な先端軸部と、本体軸部の外周面と先端軸部の外周面との間に連設された段差面とを有し、
固定軸の先端部はハブの貫通孔に挿通されており、
ハブのカバー部に、前記固定軸の段差面に軸心方向において対向する傾斜面が形成され、
前記傾斜面はベース側へ向って徐々に内径が大きくなるように傾斜し、
前記ハブの傾斜面と固定軸の段差面との間に第６の間隙が形成され、
前記第６の間隙は、外周側が第１の間隙の他端部に連通し、且つ内周側がハブの貫通孔に連通し、
前記第６の間隙の軸心方向における幅が内周側から外周側へ向うほど徐々に狭くなり、
前記第６の間隙内に作動流体の界面が存在することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項７】
作動流体の界面は、スリーブが回転している際、表面張力と遠心力とによって、軸受内部圧力との均衡が取れていることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の動圧流体軸受装置。
【請求項８】
ラジアル軸受は軸心方向において複数設けられ、
このうち少なくとも一つのラジアル軸受のラジアル動圧発生用溝は、作動流体が第１の間隙から第４の間隙、連通孔、第２の間隙を経て再び第１の間隙の順に循環するための動圧を発生させる非対称な形状を有していることを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項９】
スリーブの外鍔部と抜止部材の内鍔部との軸心方向において互いに対向する少なくとも一方の面に、スラスト動圧発生用溝が形成されてスラスト軸受が構成されていることを特徴とする請求項２から請求項８のいずれか１項に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項１０】
上記請求項１から請求項９の少なくともいずれか１項に記載の動圧流体軸受装置を備えたことを特徴とする小型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば１インチ以下のＨＤＤ用モータ等の小型薄型モータに使用される動圧流体軸受装置、および動圧流体軸受装置を備えた小型薄型モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＤＤのＡＶ製品や家電製品への展開に伴い、スピンドルモータは小型・薄型・高精度・長寿命を求められている。前記スピンドルモータ５７の構成は、図９に示すように、ベース５１に設けられたスリーブ５２に回転軸５３が挿入され、ディスク６５を受けるハブ５４が回転軸５３の先端部に取付けられ、このハブ５４にマグネット５５が設けられている。また、コイルを巻回したステータ５６がマグネット５５の内周側に対向して設けられている。
【０００３】
前記スピンドルモータ５７の高精度化・長寿命化のために、軸受には動圧流体軸受が採用されている。すなわち、スリーブ５２の下端部には、回転軸５３に作用するスラスト荷重を受け止めるスラスト板５８が設けられ、回転軸５３の奥端部には、回転軸５３よりも大径のフランジ部５９が設けられている。このフランジ部５９によって、回転軸５３がスリーブ５２の上方へ抜け出すのを防止している。
【０００４】
また、回転軸５３の外周面とスリーブ５２の内周面との間の間隙６０ａ、および、フランジ部５９の外周面とスリーブ５２の内周面との間の間隙６０ｂ、および、フランジ部５９の上面とこの面に対向するスリーブ５２の下部面との間の間隙６０ｃ、および、フランジ部５９の下面とスラスト板５８の上面との間の間隙６０ｄの前記各間隙６０ａ〜６０ｄには、作動流体である作動油６１が充填されている。
【０００５】
スリーブ５２の内周面には、動圧発生用溝を形成したラジアル軸受部６２ａ，６２ｂが軸心方向において上下一対設けられている。また、スラスト板５８の上面には、動圧発生用溝を形成した主スラスト軸受部６３が設けられ、フランジ部５９の上面には、動圧発生用溝を形成した副スラスト軸受部（図示省略）が設けられている。このように構成されたスピンドルモータ５７において、コイルを順次通電することにより、回転軸５３が回転し、ハブ５４が回転する。
【０００６】
しかしながら、モータ５７の小型薄型化のために、モータ５７の高さ制限が厳しくなっており、図９に示した軸回転タイプのモータ５７の動圧流体軸受では、抜け止めのためのフランジ部５９を設けることによって、フランジ部５９の厚み分だけ、ラジアル軸受部６２ａ，６２ｂの形成可能高さＨが減少するといった問題がある。したがって、上位（一方）のラジアル軸受部６２ａと下位（他方）のラジアル軸受部６２ｂとの上下間隔Ｓ（スパン）が十分に確保されずに短縮されてしまい、衝撃に対する剛性が低下するといった問題が生じる。
【０００７】
図９では軸回転タイプのモータ５７を示したが、軸固定タイプのモータでは、図１０に示すものがある（下記特許文献１参照）。これによると、ブラケット７１に立設された固定軸７２に、ディスク８０を受ける回転自在なロータハブ７３が外嵌され、固定軸７２の上端部には、ロータハブ７３が固定軸７２の上方へ抜け出すのを防止するためのリング状部材７４が取付けられている。
【０００８】
ロータハブ７３の内周面と固定軸７２の外周面との間の間隙７５ａおよびロータハブ７３の下端面とブラケット７１の上面との間の間隙７５ｂには作動流体である潤滑油７６が充填されている。ロータハブ７３の内周面には、動圧発生用溝を形成したラジアル軸受部７７が設けられている。また、ロータハブ７３の下端面には、動圧発生用溝を形成したスラスト軸受部７８が設けられている。また、ロータハブ７３にはマグネット８２が装着されている。このように構成されたスピンドルモータにおいて、ステータ８１のコイルを順次通電することにより、ロータハブ７３が回転する。
【０００９】
しかしながら図１０に示した軸固定タイプのモータ７９の動圧流体軸受装置では、抜け止めのためのリング状部材７４を設けることによって、このリング状部材７４の厚み分だけ、ラジアル軸受部７７の形成可能高さＨが減少するといった問題がある。したがって、例えばラジアル軸受部７７を軸心方向において上下一対設ける場合、同様に、上位（一方）のラジアル軸受部７７と下位（他方）のラジアル軸受部７７との上下間隔（スパン）が十分に確保されずに短縮されてしまい、衝撃に対する剛性が低下するといった同様の問題が生じる。
【特許文献１】特開２０００−３５０４０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、ラジアル軸受の形成可能高さを十分に確保することができ、ラジアル軸受を軸心方向において複数設ける場合、各ラジアル軸受間の間隔（スパン）を十分に長く確保することが可能な動圧流体軸受装置および動圧流体軸受装置を備えた小型モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本第１発明における動圧流体軸受装置は、軸と、この軸の一端部に固定された軸側部材と、前記軸に回転自在に外嵌された軸受体と、この軸受体に固定された軸受体側部材とが備えられ、軸の外周面と軸受体の内周面との少なくとも一方にラジアル動圧発生用溝が形成されてラジアル軸受が構成され、前記軸受体の軸心方向の一端面とこの一端面に対向する軸側部材の面との少なくとも一方にスラスト動圧発生用溝が形成されてスラスト軸受が構成され、前記ラジアル軸受と前記スラスト軸受は連通しており、ラジアル軸受とスラスト軸受とに作動流体が充填されている動圧流体軸受装置であって、
軸受体の回転を許容しつつ軸受体の前記軸の他端部からの抜け出しを阻止する抜止手段が設けられ、抜止手段は、軸受体の外周面に形成された可動側係合部と、軸側部材側に固定された固定側係合部とを有し、前記可動側係合部は軸受体の抜け出し方向から前記固定側係合部に対して係合可能であるものである。
【００１２】
これによると、軸受体が回転することにより、軸受体と共に軸受体側部材が回転し、ラジアル荷重がラジアル軸受によって支持され、スラスト荷重がスラスト軸受によって支持される。軸受体が抜け出し方向へ移動しようとした際、可動側係合部が回転しながら固定側係合部に係合することにより、軸受体が抜け止めされる。
【００１３】
このように、軸受体の抜け止めは、軸受体の外周面に形成された可動側係合部と軸側部材側に固定された固定側係合部とで行えるため、前記抜止手段を設けても、軸受体の内周又は軸の外周におけるラジアル軸受の形成可能高さが減少することはなく、前記ラジアル軸受の形成可能高さを十分な大きさに確保することができる。したがって、例えば、軸の軸心方向においてラジアル軸受を複数設けた場合、各ラジアル軸受間の間隔（スパン）を十分に大きく確保することができ、振動・衝撃等の外乱に対する剛性が向上する。
【００１４】
本第２発明における動圧流体軸受装置は、軸は固定軸であり、軸側部材はベースであり、軸受体は円筒状のスリーブであり、軸受体側部材はスリーブの他端部に設けられたハブであり、第１の間隙がスリーブの内周面と固定軸の外周面との間に形成され、前記第１の間隙の一端部に連通する第２の間隙がスリーブの一端面とこの一端面に対向するベースの表面との間に形成され、作動流体が第１および第２の間隙に充填され、ラジアル動圧発生用溝はスリーブの内周面と固定軸の外周面との少なくとも一方に形成され、スラスト動圧発生用溝はスリーブの一端面とこの一端面に対向するベースの表面との少なくとも一方に形成され、スリーブは、可動側係合部として、外周面の一端に外鍔部を有し、ベースに設けられた環状の抜止部材は、固定側係合部として、内周部に内鍔部を有し、前記外鍔部が、内鍔部とベースとの間に形成された環状の内溝に、回転自在に嵌り込んでいるものである。
【００１５】
これによると、スリーブが回転することにより、スリーブと共にハブが回転し、ラジアル荷重がラジアル軸受によって支持され、スラスト荷重がスラスト軸受によって支持される。スリーブが抜け出し方向へ移動しようとした際、外鍔部が内溝に嵌り込んだ状態で回転しながら内鍔部に係合するため、スリーブが抜け止めされる。
【００１６】
このように、スリーブの抜け止めは、スリーブの外周面の一端に形成された外鍔部とベースに設けられた抜止部材の内鍔部とで行えるため、前記外鍔部と内鍔部とを設けても、スリーブの内周又は固定軸の外周におけるラジアル軸受の形成可能高さが減少することはなく、前記ラジアル軸受の形成可能高さを十分な大きさに確保することができる。
【００１７】
本第３発明における動圧流体軸受装置は、第２の間隙に連通する第３の間隙がスリーブの外鍔部と抜止部材の内周面との間に形成され、固定軸はハブに形成された貫通孔に挿通され、前記ハブは、貫通孔の周囲に、スリーブの他端面を覆うカバー部を有し、カバー部とスリーブの他端面との間に、第１の間隙の他端部に連通する第４の間隙が形成され、作動流体は第３および第４の間隙に充填されているものである。
【００１８】
本第４発明における動圧流体軸受装置は、第２の間隙と第４の間隙とを連通させる連通孔がスリーブに形成され、作動流体は連通孔に充填されているものである。
これによると、連通孔によって第２の間隙内の作動流体圧と第４の間隙内の作動流体圧とが均衡し、さらに、第２および第４の間隙に第１の間隙が連通しているため、第２の間隙内のスラスト軸受と第１の間隙内のラジアル軸受との圧力差が低減され、作動流体の漏出を防止することができる。
【００１９】
本第５発明における動圧流体軸受装置は、スリーブの外周面に、内鍔部の内周面に径方向の内側から対向する傾斜面が形成され、前記傾斜面はベース側へ向って徐々に外径が大きくなって外鍔部に至り、前記内鍔部の内周面とスリーブの傾斜面との間に第５の間隙が形成され、前記第５の間隙の径方向の幅が抜止部材のハブ側の開口端からベース側へ向うほど徐々に狭くなり、
前記第５の間隙はベース側が第３の間隙に連通し、
前記第５の間隙内に作動流体の界面が存在するものである。
【００２０】
これによると、第５の間隙内の作動流体は、遠心力の作用により外周側へ押されるため、スリーブの傾斜面に沿ってベース側の第３の間隙へ向おうとする。また、第５の間隙内の作動流体の界面に作用する表面張力の方向は、界面の面積が小さくなる方向すなわち第５の間隙が徐々に狭くなるハブ側の開口端からベース側の第３の間隙への向きとなる。これらの効果により、第５の間隙内の作動流体がハブ側の開口端から外部へ漏れ出すことを防止することができる。
【００２１】
本第６発明における動圧流体軸受装置は、固定軸は、本体軸部と、この本体軸部の先端に形成され且つ本体軸部よりも小径な先端軸部と、本体軸部の外周面と先端軸部の外周面との間に連設された段差面とを有し、固定軸の先端部はハブの貫通孔に挿通されており、ハブのカバー部に、前記固定軸の段差面に軸心方向において対向する傾斜面が形成され、前記傾斜面はベース側へ向って徐々に内径が大きくなるように傾斜し、前記ハブの傾斜面と固定軸の段差面との間に第６の間隙が形成され、前記第６の間隙は、外周側が第１の間隙の他端部に連通し、且つ内周側がハブの貫通孔に連通し、前記第６の間隙の軸心方向における幅が内周側から外周側へ向うほど徐々に狭くなり、前記第６の間隙内に作動流体の界面が存在するものである。
【００２２】
これによると、まず、第６の間隙内の作動流体は、遠心力の作用により外周側へ押されるため、第１の間隙の他端部へ向おうとする。また、第６の間隙内の作動流体の界面に作用する表面張力の方向は、界面の面積が小さくなる方向すなわち第６の間隙が徐々に狭くなる内周側から外周側（すなわちハブの貫通孔から第１の間隙の他端部）への向きとなる。これらの効果により、第６の間隙内の作動流体がハブの貫通孔から外部へ漏れ出すことを防止することができる。
【００２３】
本第７発明における動圧流体軸受装置は、作動流体の界面は、スリーブが回転している際、表面張力と遠心力とによって、軸受内部圧力との均衡が取れているものである。
本第８発明における動圧流体軸受装置は、ラジアル軸受は軸心方向において複数設けられ、このうち少なくとも一つのラジアル軸受のラジアル動圧発生用溝は、作動流体が第１の間隙から第４の間隙、連通孔、第２の間隙を経て再び第１の間隙の順に循環するための動圧を発生させる非対称な形状を有しているものである。
【００２４】
これによると、スリーブの内周又は固定軸の外周におけるラジアル軸受の形成可能高さを十分な大きさに確保することができるため、各ラジアル軸受間の間隔（スパン）を十分に大きく確保することができる。
【００２５】
本第９発明における動圧流体軸受装置は、スリーブの外鍔部と抜止部材の内鍔部との軸心方向において互いに対向する少なくとも一方の面に、スラスト動圧発生用溝が形成されてスラスト軸受が構成されているものである。
【００２６】
これによると、前記スリーブの外鍔部と抜止部材の内鍔部との一方の面に形成されたスラスト軸受によって、スリーブの抜け出し方向に作用するスラスト荷重が支持され、また、スリーブの一端面とベースの表面との一方の面に形成されたスラスト軸受によって、前記スリーブの抜け出し方向とは反対方向に作用するスラスト荷重が支持される。
【００２７】
本第１０発明における小型モータは、前記第１発明から第９発明のいずれかに記載の動圧流体軸受装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本第１発明によると、軸受体の内周又は軸の外周におけるラジアル軸受の形成可能高さを十分な大きさに確保することができ、したがって、例えば、軸の軸心方向においてラジアル軸受を複数設けた場合、各ラジアル軸受間の間隔（スパン）を十分に大きく確保することができ、振動・衝撃等の外乱に対する剛性が向上する。
【００２９】
また、本第２発明によると、スリーブの内周又は固定軸の外周におけるラジアル軸受の形成可能高さを十分な大きさに確保することができる。
また、本第４発明によると、連通孔によって第２の間隙内の作動流体圧と第４の間隙内の作動流体圧とが均衡するため、スラスト軸受とラジアル軸受部との圧力差が低減され、作動流体の漏出を防止することができる。
【００３０】
また、本第５発明によると、第５の間隙内の作動流体がハブ側の開口端から外部へ漏れ出すことを防止することができる。
また、本第６発明によると、第６の間隙内の作動流体がハブの貫通孔から外部へ漏れ出すことを防止することができる。
【００３１】
また、本第８発明によると、各ラジアル軸受間の間隔（スパン）を十分に大きく確保することができ、振動・衝撃等の外乱に対する剛性が向上する。
また、本第９発明によると、スリーブの抜け出し方向に作用するスラスト荷重とスリーブの抜け出し方向とは反対方向に作用するスラスト荷重との両方向のスラスト荷重を支持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明における第１の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
図１に示すように、１は軸固定タイプの小型薄型モータであり、固定軸３（軸の一例）の一端部にベース２（軸側部材の一例）が装着され固定されており、前記固定軸３には、円筒状のスリーブ４（軸受体の一例）が回転自在に外嵌されている。前記スリーブ４の下端部（一端部）はベース２に対向し、スリーブ４の上端部（他端部）には、ディスク９を受けるハブ５（軸受体側部材の一例）が取付け固定されている。前記ハブ５にはマグネット６が設けられ、マグネット６に径方向の外側から対向するステータ７がベース２に設けられている。
【００３３】
図２に示すように、前記固定軸３は、本体軸部３ａと、この本体軸部３ａの先端に形成され且つ本体軸部３ａよりも小径な先端軸部３ｂと、本体軸部３ａの外周面と先端軸部３ｂの外周面との間に連設された段差面３ｃとを有している。
【００３４】
前記ハブ５には貫通孔１４が形成され、前記固定軸３の先端軸部３ｂが下方から貫通孔１４に挿通されている。また、ハブ５は、貫通孔１４の周囲に、スリーブ４の上端面（他端面）を覆うカバー部５ａを有している。
【００３５】
前記小型薄型モータ１には、スリーブ４の回転を許容しつつスリーブ４の固定軸３の上端部（他端部）からの抜け出しを阻止する抜止手段１３が設けられている。この抜止手段１３は、スリーブ４に形成された外鍔部１０（可動側係合部の一例）と、ベース２に取付け固定された抜止部材１１と、この抜止部材１１に形成された内鍔部１１ｂ（固定側係合部の一例）とで構成されている。
【００３６】
前記外鍔部１０は、スリーブ４の外周面の下端部に全周にわたって形成されており、径方向外側へ張り出している。また、前記抜止部材１１は円環状に形成され、前記スリーブ４の下端部が抜止部材１１の内側に挿入されている。図４に示すように、前記内鍔部１１ｂは、抜止部材１１の円環部１１ａの内周面上部から径方向内側へ張り出している。さらに、抜止部材１１の内周部には、環状の内溝１２が形成されている。この内溝１２は、上下方向（固定軸３の軸心８方向）において対向する内鍔部１１ｂとベース２との間に形成されている。前記外鍔部１０は、抜止部材１１の内溝１２に回転自在に嵌り込んでおり、スリーブ４の抜け出し方向Ｄから内鍔部１１ｂに対して係合可能である。
【００３７】
前記抜止部材１１の内鍔部１１ｂの内周面１１ｃは、ベース２側へ向って徐々に内径が大きくなるように傾斜している。また、前記スリーブ４の下端部の外周面には、抜止部材１１の内鍔部１１ｂの内周面１１ｃに径方向の内側から対向する傾斜面４ａが全周にわたり形成されている。この傾斜面４ａは、ベース２側へ向って徐々に外径が大きくなるように傾斜し、外鍔部１０に至っている。
【００３８】
図３に示すように、前記ハブ５のカバー部５ａの下面には、下方に位置する固定軸３の段差面３ｃに軸心８方向において対向する傾斜面５ｂが全周にわたって形成されている。この傾斜面５ｂは、貫通孔１４の周縁からベース２側へ向って徐々に内径が大きくなるように傾斜している。
【００３９】
図２に示すように、前記スリーブ４の内周面と固定軸３の外周面との間には第１の間隙２１が形成され、スリーブ４の下端面（一端面）とこの下端面に対向するベース２の上面（表面）との間には第２の間隙２２が形成され、外鍔部１０と抜止部材１１の内周面との間には第３の間隙２３が形成され、ハブ５のカバー部５ａとスリーブ４の上端面（他端面）との間には第４の間隙２４が形成され、前記抜止部材１１の内鍔部１１ｂの内周面１１ｃ（図４参照）とスリーブ４の傾斜面４ａ（図４参照）との間には第５の間隙２５が形成され、前記ハブ５の傾斜面５ｂ（図３参照）と固定軸３の段差面３ｃ（図３参照）との間には第６の間隙２６が全周にわたり形成されている。
【００４０】
尚、図４に示すように、前記スリーブ４の傾斜面４ａと内鍔部１１ｂの内周面１１ｃとの傾斜角度は異なっており、第５の間隙２５は、抜止部材１１のハブ５側の開口端からベース２側へ向うほど、外径方向へ傾斜するとともに径方向の幅が徐々に狭くなっている。また、図３に示すように、前記ハブ５の傾斜面５ｂによって、第６の間隙２６の軸心８方向における幅は、内周側から外周側へ向うほど、徐々に狭くなっている。
【００４１】
図２に示すように、前記第２の間隙２２の径方向内端が第１の間隙２１の下端部（一端部）に連通し、第３の間隙２３の下端部が第２の間隙２２の径方向外端に連通し、第４の間隙２４の径方向内端が第１の間隙２１の上端部（他端部）に連通し、第５の間隙２５の下端側（すなわちベース２側）が第３の間隙２３の上端部に連通し、第６の間隙２６の径方向外端が第１の間隙２１の上端部（他端部）に連通し、第６の間隙２６の径方向内端がハブ５の貫通孔１４に連通している。また、スリーブ４には、第２の間隙２２と第４の間隙２４とを連通させる連通孔１５が少なくとも一つ形成されている。前記第１〜第６の間隙２１〜２６と連通孔１５とには作動油１６（作動流体の一例）が充填されている。
【００４２】
図３に示すように、前記第６の間隙２６の外周側には作動油１６の上部の界面１６ａが存在し、この部分が上部のシール部として機能する。尚、固定軸３の先端軸部３ｂの外周面３ｄやカバー部５ａの内周面５ｃには、作動油１６の第６の間隙２６内から貫通孔１４への染み出し（マイグレーション）を防止するために、撥油剤が塗布されている。撥油剤は段差面３ｃや内周面５ｃ又はカバー部５ａの天面５ｄに掛かってもよい。
【００４３】
図４に示すように、前記第５の間隙２５内には作動油１６の下部の界面１６ｂが存在し、この部分が下部のシール部として機能する。尚、スリーブ４の円筒部外周面４ｂや抜止部材１１の開口角部１１ｄ又は天面１１ｅには、作動油１６の第５の間隙２５内から上方への染み出し（マイグレーション）を防止するために、撥油剤が塗布されている。撥油剤はスリーブ４の傾斜部４ａや抜止部材１１の内周面１１ｃに掛かってもよい。
【００４４】
前記スリーブ４の内周面には、ラジアル軸受２８，２９が上下方向（すなわち軸心８の方向）において一対設けられている。図５，図６に示すように、前記ラジアル軸受２８，２９はそれぞれ、スリーブ４の内周面に形成されたラジアル動圧発生用溝２８ａ，２９ａの作用により、ラジアル荷重支持圧を発生させるものである。上部のラジアル軸受２８のラジアル動圧発生用溝２８ａは、ヘリングボーン形状に形成され、中央屈曲部から下端部までの幅Ａが中央屈曲部から上端部までの幅Ｂよりも長い非対称な形状を有している。また、下部のラジアル軸受２９のラジアル動圧発生用溝２９ａも、ヘリングボーン形状に形成されているが、中央屈曲部から下端部までの幅Ａと中央屈曲部から上端部までの幅Ｂとが等しい対称形状を有している。
【００４５】
尚、前記スリーブ４の内周面で且つ一対のラジアル軸受２８，２９の上下間には、油溜り部３０が形成されている。
また、スリーブ４の下端面（一端面）には、スラスト軸受３１が設けられている。図７に示すように、スラスト軸受３１は、スリーブ４の下端面に形成されたスラスト動圧発生用溝３１ａの作用により、スラスト荷重支持圧を発生させるものである。尚、図２に示すように、スラスト軸受３１は、連通孔１５よりも、径方向外側に配置されている。また、スラスト動圧発生用溝３１ａの形状としては、図７（ａ）に示したヘリングボーン形状、又は、図７（ｂ）に示したスパイラル形状等がある。
【００４６】
以下、前記構成における作用を説明する。
ステータ７を順次通電することにより、スリーブ４がハブ５と一体に回転し、ラジアル荷重が一対のラジアル軸受２８，２９によって支持され、スラスト荷重がスラスト軸受３１によって支持され、スリーブ４を非接触・低振動で回転させることができる。この際、通常は外鍔部１０が内溝１２に嵌り込んだ状態で非接触回転しているが、マグネット６とベース２との間に生じる吸引力を越える振動・衝撃等の外乱が加わった場合、外鍔部１０が抜け出し方向Ｄから内鍔部１１ｂに係合することにより、スリーブ４が固定軸３の他端部から外方（上方）へ脱抜するのを防止することができる。
【００４７】
このように、スリーブ４の抜け止めは、ベース２に固定された抜止部材１１の内鍔部１１ｂとスリーブ４の外周に形成された外鍔部１０とで行えるため、軸心８方向に配置される部品はベース２とスリーブ４とハブ５のカバー部５ａのみとなり、前記外鍔部１０と内鍔部１１ｂとを設けても、ラジアル軸受２８，２９の形成可能高さＨ（スリーブ４の内周面の高さ又は固定軸３の本体軸部３ａの外周面の高さに相当）が減少することはなく、図２に示すように、ラジアル軸受２８，２９の形成可能高さＨを十分な大きさに確保することができる。また、抜け止めに必要な強度は、抜止部材１１の内鍔部１１ｂとスリーブ４の外鍔部１０とで確保するので、ハブ５のカバー部５ａの厚みを薄くすることができる。したがって、従来例よりも上下方向（すなわち固定軸３の軸心８方向）における一方のラジアル軸受２８と他方のラジアル軸受２９との間隔Ｓ（スパン）を十分に確保することができ、振動・衝撃等の外乱に対する剛性が向上する。
【００４８】
また、図６に示すように、上部のラジアル軸受２８のラジアル動圧発生用溝２８ａは幅Ａが幅Ｂよりも長い非対称な形状を有しているため、スリーブ４が回転した際、動圧が下から上へも作用する。これにより、図２の点線矢印で示すように、作動油１６は、第１の隙間２１内を上向きに流れ、第１の隙間２１の上端から第４の隙間２４の径方向内端に流れ込み、遠心力によって第４の隙間２４を径方向内側から外側へ向って流れ、第４の隙間２４から連通孔１５の上端へ流れ込み、連通孔１５を下向きに流れ、連通孔１５の下端から第２の隙間２２へ流れ込み、第２の隙間２２から第１の隙間２１の下端の順に流れ込んで、循環する。このため、ラジアルおよびスラスト軸受２８，２９，３１で発生した気泡は、前記第１の隙間２１と第４の隙間２４と連通孔１５と第２の隙間２２とで形成される循環路を移動してスリーブ４の上端（他端）に達したところで第６の間隙２６に排出され、さらに第６の間隙２６からハブ５の貫通孔１４を通って外部へ放出されるため、前記軸受２８，２９，３１内に留まることがない。
【００４９】
尚、前記のように作動油１６は遠心力によって第４の隙間２４を径方向内側から外側へ向って流れる力を受けるため、作動油１６の循環力をより増加するように働く。
また、連通孔１５によって第２の間隙２２内の油圧と第４の間隙２４内の油圧とが均衡し、さらに、第２および第４の間隙２２，２４に第１の間隙２１が連通しているため、第２の間隙２２内のスラスト軸受３１と第１の間隙２１内のラジアル軸受２８，２９との圧力差が低減され、作動油１６の漏出を防止することができる。
【００５０】
また、図３に示すように、第６の間隙２６は内周側から外周側（すなわちハブ５の貫通孔１４から第１の間隙２１の上端部）へ向って徐々に狭くなっているため、表面張力によって（すなわち毛管現象によって）、第６の間隙２６内の作動油１６の界面１６ａには、界面１６ａの面積が小さくなる方向すなわち前記内周側から外周側へ向かう力が働く。尚、この力はスリーブ４の回転中でも停止中でも同じである。さらに、スリーブ４と一体にハブ５が回転すると、前記第６の間隙２６内の傾斜面５ｂに接した作動油１６には、遠心力によって、内周側から外周側（すなわちハブ５の貫通孔１４から第１の間隙２１の上端部）へ向かう力が働く。したがって、スリーブ４が回転している際、前記表面張力と遠心力とによって、第６の間隙２６内から漏れ出ようとする作動油１６との均衡が保たれ、第６の間隙２６内の作動油１６が前記貫通孔１４から外部へ漏れ出すことを防止することができる。
【００５１】
また、図４に示すように、第５の間隙２５は開口端から第３の間隙２３へ向って徐々に狭くなっているため、表面張力によって（すなわち毛管現象によって）、第５の間隙２５内の作動油１６の界面１６ｂには、界面１６ｂの面積が小さくなる方向すなわち開口端から第３の間隙２３へ向かう力が働く。尚、この力はスリーブ４の回転中でも停止中でも同じである。さらに、スリーブ４が回転すると、第５の間隙２５内の傾斜面４ａに接した作動油１６には遠心力によって外周側へ向う力が働くため、第５の間隙２５内の作動油１６はベース２側の第３の間隙２３に向おうとする。したがって、スリーブ４が回転している際、前記表面張力と遠心力とによって、第５の間隙２５内から漏れ出ようとする作動油１６との均衡が保たれ、第５の間隙２５内の作動油１６がハブ５側の開口端から外部へ漏れ出すことを防止することができる。
【００５２】
また、図２に示すように、スラスト軸受３１はスリーブ４の径方向外側寄り（外径側寄り）に形成されているため、固定軸３に対するスリーブ４の振れ回りに対して安定な軸受を構成できる。
【００５３】
また、ハブ５はスリーブ４の上端面を覆うカバー部５ａを有しているため、前述したようにカバー部５ａの厚みを薄くすることができ、また、カバー部５ａとスリーブ４の上端面との間に油溜まりとしての第４の間隙２４を形成できるので、省スペースと長寿命化とを図ることができる。さらに、軸受装置の部品構成は、ベース２と固定軸３とスリーブ４とハブ５であるため、スペースを有効活用できる。
【００５４】
また、ステータ７を非通電にして、スリーブ４の回転を停止した場合、マグネット６とベース２との間の吸引力によって、スリーブ４の下端がベース２に接触した状態となり、安定な位置で静止することになる。これにより、スリーブ４の軸心８方向の位置は、マグネット６とベース２とで発生する吸引力によって規制される。尚、ベース２の材質が磁性体でない場合は、磁性体である円盤状の薄板をベース２に装着し、この薄板をマグネット６に対向した位置に配置して、吸引力を発生させることが行なわれている。
【００５５】
次に、前記軸受装置の組立方法を説明する。
先ず、圧入接着又はレーザ溶接等によって固定軸３をベース２に取付ける。次に、スリーブ４を上方から固定軸３に外嵌し、その後、抜止部材１１を上方からスリーブ４に外嵌し、圧入接着又はレーザ溶接等によって抜止部材１１をベース２に取付ける。そして、圧入接着又はレーザ溶接等によってハブ５をスリーブ４の上端部に取付け、次に、各間隙２１〜２６と連通孔１５とに作動油１６を注入する。その後、余分な作動油１６を拭き取り、界面１６ａ，１６ｂの調整を行う。
【００５６】
このように、各部材を順次上方から被せていくだけで、組立が完了するため、組立作業が容易である。
次に、前記軸受装置の各部の寸法と材質との一例を示す。
【００５７】
図３（ｂ）に示すように、連通孔１５の直径Ｌａはφ０．２〜０．４ｍｍ程度である。固定軸３の段差面３ｃとハブ５のカバー部５ａの下面との上下間距離Ｌｂは０．０８〜０．１２ｍｍ程度である。ハブ５のカバー部５ａの下面とスリーブ４の上端面との上下間距離Ｌｃ（すなわち第４の間隙２４の上下間隔）は０．０４〜０．０６ｍｍ程度である。ラジアル軸受隙間Ｌｅ（すなわち第１の間隙２１の径方向の間隔）は０．００３ｍｍ程度である。前記Ｌｂ＞ＬｃおよびＬｃ＞Ｌｅの関係が成立する。
【００５８】
図４（ｂ）に示すように、スラスト軸受隙間Ｌｆ（すなわち第２の間隙２２の上下方向の間隔）は０．０２〜０．０４ｍｍ程度である。スリーブ４の外鍔部１０の外周面と抜止部材１１の円環部１１ａの内周面との径方向における隙間Ｌｇは０．１ｍｍ程度である。ハブ５の傾斜面５ｂの傾斜角度θａは約１０°程度である。スリーブ４の傾斜面４ａの傾斜角度θｃは、遠心力から受ける力を決める角度であって、約１０°程度である。ハブ５の傾斜面５ｂと固定軸３の段差面３ｃの成す角度θｂは１０〜２０°程度が望ましい。尚、抜止部材１１の内周面１１ｃの傾斜角度θｄは、ベース２側へ向って内径が大きくなるような角度であることが望ましい。
【００５９】
また、固定軸３とハブ５の材質にはそれぞれに最適なマルテンサイト系ステンレス鋼を用いている。スリーブ４の材質にはマルテンサイト系ステンレス鋼とニッケルメッキとの組み合わせを用いている。抜止部材１１の材質にはステンレス鋼を用いている。ベース２の材質には成型用鉄鋼とニッケルメッキとの組み合わせを用いている。
【００６０】
前記第１の実施の形態では、図２に示すように、ラジアル動圧発生用溝２８ａ，２９ａをスリーブ４の内周面に形成し、スラスト動圧発生用溝３１ａをスリーブ４の下端面で且つ連通孔１５よりも径方向外側に形成しているが、求める軸受性能によっては、これらに限定されるものではなく、以下のような第２〜第６の実施の形態のように形成してもよい。
【００６１】
すなわち、第２の実施の形態では、ラジアル動圧発生用溝２８ａ，２９ａをスリーブ４の内周面に形成し、スラスト動圧発生用溝３１ａをスリーブ４の下端面で且つ連通孔１５よりも径方向内側に形成している。
【００６２】
また、第３の実施の形態では、ラジアル動圧発生用溝２８ａ，２９ａをスリーブ４の内周面に形成し、スラスト動圧発生用溝３１ａをスリーブ４の下端面で且つ連通孔１５よりも径方向外側と内側との両側に形成している。
【００６３】
また、第４の実施の形態では、ラジアル動圧発生用溝２８ａ，２９ａを固定軸３の本体軸部３ａの外周面に形成し、スラスト動圧発生用溝３１ａをスリーブ４の下端面で且つ連通孔１５よりも径方向外側に形成している。
【００６４】
また、第５の実施の形態では、ラジアル動圧発生用溝２８ａ，２９ａを固定軸３の本体軸部３ａの外周面に形成し、スラスト動圧発生用溝３１ａをスリーブ４の下端面で且つ連通孔１５よりも径方向内側に形成している。
【００６５】
また、第６の実施の形態では、ラジアル動圧発生用溝２８ａ，２９ａを固定軸３の本体軸部３ａの外周面に形成し、スラスト動圧発生用溝３１ａをスリーブ４の下端面で且つ連通孔１５よりも径方向外側と内側との両側に形成している。
【００６６】
前記第１〜第６の実施の形態では、ラジアル動圧発生用溝２８ａ，２９ａをスリーブ４の内周面と固定軸３の本体軸部３ａの外周面とのいずれか一方のみに形成しているが、両方に形成してもよい。
【００６７】
また、前記第１〜第６の実施の形態では、スラスト動圧発生用溝３１ａを、スリーブ４の下端面に形成しているが、スリーブ４の下端面に対向するベース２の上面に形成してもよい。また、前記スラスト動圧発生用溝３１ａをスリーブ４の下端面とベース２の上面との両方に形成してもよい。
【００６８】
また、ハブ５を、内周部分の軸受部と、その外側のディスク搭載部との２ピースに分けてもよい。同様に、ベース２を、軸受部と、その外側の部分との２ピースに分けてもよい。
【００６９】
次に、第７の実施の形態を図８に基づいて説明する。
スリーブ４の外鍔部１０が、前記第１の実施の形態のものに比べて、径方向の外方へ伸長されている。スラスト動圧発生用溝３１ａをスリーブ４の下端面に形成することにより、スラスト軸受３１が形成されている。また、スリーブ４の外鍔部１０と抜止部材１１の内鍔部１１ｂとの軸心８方向において互いに対向する一対の面のうち、外鍔部１０の上面に、別のスラスト動圧発生用溝３２ａが形成さて別のスラスト軸受３２が構成されている。
【００７０】
これによると、前記別のスラスト軸受３２によって、スリーブ４の抜け出し方向Ｄに作用するスラスト荷重が支持され、また、スラスト軸受３１によって、前記スリーブ４の抜け出し方向Ｄとは反対方向に作用するスラスト荷重が支持される。また、別のスラスト軸受３２によって、スリーブ４の軸心８方向の位置を規制することもできる。
【００７１】
尚、前記第７の実施の形態では、外鍔部１０の上面に別のスラスト動圧発生用溝３２ａを形成したが、外鍔部１０と内鍔部１１ｂとの軸心８方向において互いに対向する一対の面のうち、内鍔部１１ｂの内底面１１ｆに別のスラスト動圧発生用溝３２ａを形成してもよい。また、外鍔部１０の上面と内鍔部１１ｂの内底面１１ｆとの両方にそれぞれ、別のスラスト動圧発生用溝３２ａを形成してもよい。
【００７２】
前記第１〜第７の実施の形態では、図２に示すように、ラジアル軸受２８，２９を軸心８方向において２つ形成しているが、１つだけ形成してもよく、或いは、３つ以上の複数形成してもよい。
【００７３】
また、前記第１〜第７の実施の形態では、図５に示すように、連通孔１５をスリーブ４の２箇所に形成しているが、１箇所のみ又は３箇所以上形成してもよい。
また、前記第１〜第７の実施の形態では、図６に示すように、上部のラジアル軸受２８のラジアル動圧発生用溝２８ａのみを非対称な形状にしているが、下部のラジアル軸受２９のラジアル動圧発生用溝２９ａのみを同様に非対称な形状にしてもよいし、或いは、両方とも非対称な形状にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、潤滑油等の作動流体を使用した動圧流体軸受装置に適用することができる。この動圧流体軸受装置は、記録媒体制御装置のための、小型化・薄型化に適した信頼性の高いものである。前記記録媒体には、光記録媒体、光磁気記録媒体、磁気記録媒体等がある。また、媒体の形式としては、ディスクをはじめ、テープ等も含まれる。さらに、動圧流体軸受装置の使用箇所は、ディスク駆動装置、リール駆動装置、キャプスタン駆動装置、ドラム駆動装置等がある。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における動圧流体軸受装置を備えた小型薄型モータの断面図である。
【図２】同、小型薄型モータの動圧流体軸受装置部分の拡大断面図である。
【図３】同、動圧流体軸受装置のスリーブの上端周辺部分の図であり、（ａ）は拡大断面図、（ｂ）は（ａ）の各部寸法を示す図である。
【図４】同、動圧流体軸受装置のスリーブの抜止手段の図であり、（ａ）は拡大断面図、（ｂ）は（ａ）の各部寸法を示す図である。
【図５】同、動圧流体軸受装置のスリーブの斜視図である。
【図６】同、動圧流体軸受装置のスリーブの縦断面図である。
【図７】同、動圧流体軸受装置のスリーブの下端面の図であり、（ａ）はヘリングボーン形状のスラスト動圧発生用溝を形成したものを示し、（ｂ）はスパイラル形状のスラスト動圧発生用溝を形成したものを示す。
【図８】本発明の第７の実施の形態における小型薄型モータの動圧流体軸受装置部分の拡大断面図である。
【図９】従来の軸回転タイプの小型薄型モータの断面図である。
【図１０】従来の軸固定タイプの小型薄型モータの断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１    小型薄型モータ
２    ベース（軸側部材）
３    固定軸（軸）
３ａ    本体軸部
３ｂ    先端軸部
３ｃ    段差面
４    スリーブ（軸受体）
４ａ    傾斜面
５    ハブ（軸受体側部材）
５ａ    カバー部
５ｂ    傾斜面
８    軸心
１０    外鍔部（可動側係合部）
１１    抜止部材
１１ｂ    内鍔部（固定側係合部）
１１ｃ    内周面
１２    内溝
１３    抜止手段
１４    貫通孔
１５    連通孔
１６    作動油（作動流体）
１６ａ，１６ｂ    界面
２１〜２６    第１〜第６の間隙
２８，２９    ラジアル軸受
２８ａ，２９ａ    ラジアル動圧発生用溝
３１，３２    スラスト軸受
３１ａ，３２ａ    スラスト動圧発生用溝
Ｄ    抜け出し方向
【図１】
2006283773.tif 000003
【図２】
2006283773.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006283773.tif 000007
【図６】
2006283773.tif 000008
【図７】
2006283773.tif 000009
【図８】
2006283773.tif 000010
【図９】
2006283773.tif 000011
【図１０】
2006283773.tif 000012